遲銘

摘 ? 要：針對(duì)我國(guó)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承中所存在的各大故障，通過在平常的維修和保養(yǎng)中，對(duì)我國(guó)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架可能存在軸承故障做精準(zhǔn)的診斷和評(píng)價(jià)，并采用切實(shí)可行的辦法進(jìn)行解決。本文簡(jiǎn)單介紹了近幾年來高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承日常維修中常見的軸承故障、出現(xiàn)故障的原因、故障檢驗(yàn)原理與方法以及故障診斷方法及應(yīng)用與檢修。

關(guān)鍵詞：軸承故障 ?故障診斷 ?原因分析

中圖分類號(hào)：U270 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0072-02

軸承是高速鐵路車輛運(yùn)行段的肝臟，伴隨車輛行駛距離的增加，故障問題呈現(xiàn)上升的走勢(shì)。為了很好地抑制軸承失效對(duì)車輛運(yùn)行造成的影響，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)軸承失效的判定做了不少的理論研究，并獲得了可觀的成效。因?yàn)殍F路車輛的軸承故障向來是交通安全中較為重視的問題，鐵路工程技術(shù)人員也具備一定的故障統(tǒng)計(jì)以及檢測(cè)知識(shí)?，F(xiàn)今，為了很好地在線檢測(cè)軸承狀態(tài)，軌邊聲學(xué)檢測(cè)裝置發(fā)揮了特定的預(yù)防功能，并已普遍運(yùn)用于整個(gè)道路。但是針對(duì)故障的精準(zhǔn)確定仍有待深入研究。關(guān)于軸承故障文章做了歸總，并通過當(dāng)前所具備檢測(cè)裝置一一檢查和追蹤了故障，從檢測(cè)結(jié)果分析效果突出，為軸承的安全運(yùn)行予以一定的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)支持。

1 ?某高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承故障描述

聯(lián)系某高速動(dòng)車組的總運(yùn)行情況，探析了這一車組在具體行駛中產(chǎn)生的軸承失效情況，并計(jì)算了軸承失效的行駛路程。通過故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析可知，其中軸承外圈、軸承內(nèi)圈、滾子和軸承的保持架是極易發(fā)生軸承失效的，其中軸承外圈發(fā)生軸承失效的可能性極大。通過對(duì)軸承結(jié)構(gòu)的探析知，軸承外圈處在軸承的核心受力位置，軸承外圈需要承載軸承一系以上的所有受力，在高速動(dòng)車組行駛的過程中，在進(jìn)行高速運(yùn)行時(shí)就極易造成其截面損壞，這也是軸承外圈變成軸承故障高發(fā)部位的核心因素。就是軸承外圈出現(xiàn)了剝離故障。對(duì)這一軸承外圈的損壞程度進(jìn)行分析得出，此軸承外圈的剝離寬度與滾子長(zhǎng)度近似相等，且長(zhǎng)度沿圓周變化很大，范圍為10～200mm之間。由于軸承為高速動(dòng)車組安全行駛最關(guān)鍵的部件，就如同人的心臟一般，所以有必要確保軸承的正常運(yùn)行。但由于軸承出現(xiàn)早期故障時(shí)，形成的振動(dòng)并不大，其持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)也不長(zhǎng)，形成的能量被分散于較大的范圍中，極易遭到其他的信號(hào)振動(dòng)所覆蓋，因此，隨機(jī)的機(jī)械師需要擁有很高的專業(yè)素質(zhì)和軸承保養(yǎng)維修經(jīng)驗(yàn)。若是軸承出現(xiàn)很大的故障問題，通常會(huì)導(dǎo)致溫度上升，而且嚴(yán)重的情況下還會(huì)有燃燒和抽運(yùn)的危險(xiǎn)。為降低軸承故障的發(fā)生率，確保高速動(dòng)車組的安全穩(wěn)定行駛，在平常的維修保養(yǎng)工作中，就有必要使用高效的軸承故障診斷技藝和方法，進(jìn)而很好地降低軸承故障發(fā)生率，避免其中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 ?故障因素探析

2.1 組裝不當(dāng)

通過對(duì)這一高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向車輛軸承失效時(shí)間的探析，察覺到剝離故障的高發(fā)時(shí)間段集中在速動(dòng)車修理后。探析這一問題出現(xiàn)的原由，是因?yàn)椴缓侠淼慕M裝所致。由于在高速動(dòng)車維修后裝配的過程中，框架和軸承融合裝配所選用的技術(shù)仍有待完善，裝配后容易遇到框架與軸承之間的碰撞，對(duì)軸承區(qū)域形成損壞，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)軸承剝離中存在一定的隱患。在高速車組高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況之下，軸承環(huán)與滾動(dòng)體之間會(huì)產(chǎn)生彈性波動(dòng)，重復(fù)的交變應(yīng)力會(huì)加劇軸承的損傷和疲勞，最終發(fā)生剝離失效。

2.2 潤(rùn)滑不足

當(dāng)高速動(dòng)車組進(jìn)行行駛時(shí)，為了可以很好地縮減軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的滾子、滾道和保持架之間發(fā)生沖撞，進(jìn)而把控和降低溫度變化不相等帶來的影響，這就要求機(jī)械師及有關(guān)的維修者可以在平常的軸承圈養(yǎng)護(hù)中，在軸承外圈軌道面上抹上一層潤(rùn)滑油脂。借助對(duì)部分故障軸承的探析，察覺到故障軸承中有著不同程度的軸承內(nèi)減脂、變質(zhì)漏洞，甚至有部分故障軸承的部分區(qū)域發(fā)生無油現(xiàn)象，如此一來便形成了軸承在具體的運(yùn)作中產(chǎn)生干摩擦的漏洞，軸承歷經(jīng)長(zhǎng)期的干摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)以后，便產(chǎn)生了軸承損壞問題。

2.3 其他軸承故障因素

于高速動(dòng)車組行駛之中，因?yàn)檩S承的密閉性能相當(dāng)好，故能消除雨水以及灰層等異物進(jìn)到軸承中造成潤(rùn)滑欠佳最終形成的軸承失效原因。通過對(duì)故障軸承進(jìn)行探析，發(fā)現(xiàn)造成軸承失效的核心原因之一還包含軸承制作材質(zhì)、技術(shù)不合規(guī)的問題。目前市場(chǎng)上極為常用的高速動(dòng)車組的軸承的加工方法有馬氏體與貝氏體兩大淬火方法，采用何種加工方法對(duì)縮減軸承失效更有好處仍有必要做不斷的觀察、跟蹤以及檢測(cè)。在高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承的具體運(yùn)作過程中若懸掛參數(shù)設(shè)立得不科學(xué)就極易造成軸承被軌道的撞擊的情況，軸承在交變沖擊荷載作用下極易發(fā)生軸承剝離。

3 ?故障檢驗(yàn)原理和方法

檢驗(yàn)高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承故障的手段眾多，但當(dāng)前運(yùn)用的比較多的是脈沖法和共振解調(diào)法。沖擊脈沖軸承故障檢驗(yàn)方式實(shí)際上通過滾動(dòng)軸承滾道上的剝離區(qū)域兩兩沖擊所形成的能量來診斷軸承的故障。高速動(dòng)車組的軸承滾動(dòng)體碰撞滾道上剝離的尖銳部位時(shí)會(huì)出現(xiàn)極為強(qiáng)烈的彈性波，通過軸承固定座把此彈性波輸送給傳感器。若在軸承的滾道發(fā)生剝離程度較為顯著時(shí)會(huì)形成高幅值的沖擊脈沖，且這一沖擊脈沖的范圍相對(duì)較寬，其中含有很多的高頻能量分量，沖擊脈沖的幅值和滾動(dòng)體相對(duì)剝離位置與速度相關(guān)。在使用此方式的過程中須搜集軸承運(yùn)作中所形成的波動(dòng)信號(hào)，并于搜集之中使用帶通濾消除其中的中低頻干擾信號(hào)，再運(yùn)用數(shù)字包絡(luò)技術(shù)取得特征信號(hào)，進(jìn)而辨識(shí)出軸承的運(yùn)作情況。共振解調(diào)方式也是高速動(dòng)車組軸承故障診斷的一種常用方式。使用這種技術(shù)需要從振動(dòng)信號(hào)中提取小的、重復(fù)的信號(hào)，此外，在信號(hào)提取過程中采用低通濾波，消除低頻同步振動(dòng)信號(hào)，提取高頻沖擊信號(hào)，通過對(duì)滾筒的包絡(luò)處理得到時(shí)域波形，通過傅里葉變換得到軸承的故障特征。

4 ?應(yīng)用與檢修

為了有效地監(jiān)測(cè)和控制軸承故障，在高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承運(yùn)行性能的實(shí)際監(jiān)測(cè)和日常維護(hù)中，務(wù)必要落實(shí)好如下幾個(gè)方面的工作：

（1）要不斷提高高速動(dòng)車組機(jī)械工程師判斷高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承故障的能力，以便及時(shí)監(jiān)測(cè)和判斷高速動(dòng)車組軸承組的運(yùn)作實(shí)況，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)軸承運(yùn)行中頻繁故障的范圍和位置;此外，根據(jù)以往軸承故障診斷的經(jīng)驗(yàn)，可以開發(fā)出有關(guān)的軸承故障聲音特征，使機(jī)械師可以更加及時(shí)、準(zhǔn)確地確定高速動(dòng)車組運(yùn)作中的軸承故障。

（2）可以選擇運(yùn)用追蹤檢測(cè)的方式。這就要求機(jī)械師對(duì)高速動(dòng)車組中滿足檢測(cè)條件的軸承編制和其相適應(yīng)的軸承運(yùn)作實(shí)況測(cè)試方案，應(yīng)于規(guī)定的時(shí)間內(nèi)診斷和一一檢查高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架的軸承，如此一來便可以提早且及時(shí)地察覺到軸承的初期故障，從而編制出軸承故障的跟蹤辦法。如此既能清楚知道故障出現(xiàn)的里程范圍，又可以為今后的軸承故障檢修及監(jiān)測(cè)予以很好的借鑒。

（3）適當(dāng)優(yōu)化高速動(dòng)車組的轉(zhuǎn)向架裝配技術(shù)。由于在軸承的高速運(yùn)轉(zhuǎn)之后會(huì)產(chǎn)生某些問題。在這一基礎(chǔ)上，這就要求對(duì)軸承的裝配過程以及設(shè)備的可行性等皆做全方位的檢查，以至于很好地避免裝配過程中所導(dǎo)致的軸承表層損壞。還應(yīng)該關(guān)注的是，就現(xiàn)今的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承故障診斷結(jié)果分析而言，當(dāng)前多使用測(cè)試及診斷方式仍只能判斷軸承所有部件發(fā)生剝離故障，但是，剝離失效后的剝離長(zhǎng)度以及剝離深度等維度的具體判斷信息無法明確界定，也無法對(duì)故障發(fā)生部位失效后的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理的推理和預(yù)測(cè)，需要進(jìn)一步研究。

5 ?結(jié)語

本文通過對(duì)近幾年來高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架軸承日常維修中常見的軸承故障進(jìn)行闡述，分析出現(xiàn)故障的原因，并給出故障檢驗(yàn)原理、方法以及故障診斷建議，便于在今后的維修過程中快速高效地解決問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓光旭，周殿買，黃志輝.高速變軌距轉(zhuǎn)向架軸箱軸承選型及壽命評(píng)估[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2018（4）：12-15.

[2] 韓威.基于EEMD和小波包的動(dòng)車組軸箱軸承故障診斷系統(tǒng)的研究[D].蘭州交通大學(xué)，2017.

[3] 王寶森.高速列車軸箱軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)行為分析[D].石家莊鐵道大學(xué)，2018.